随机振动及试验技术(第七讲)随机振动试验与控制技术课件.ppt

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1、随机振动及试验技术授课教师：艾延廷飞行器动力与能源工程学院2021/7/271第10章随机振动试验与控制技术10.1概述随机振动试验的必要性:代替现场试验,缩短产品研发周期,减少开发成本。实验室再现的可能性：新的试验方法及标准的制订，新设备的研制，使实验室中的实验等在一定程度上再现现场情况。随机振动试验分类：（1）耐久性试验：也叫强度试验，用于评价结构或试件的抗随机振动特性，研究其强度破坏及疲劳寿命等问题。2021/7/272第10章随机振动试验与控制技术10.1概述（2）功能试验：研究在随机振动环境下结构或试件的功能特性。主要是检验结构或试件在使

2、用振动环境下是否产生功能性故是否失灵以及各机件的连接、固定、安装变形及间隙之类的工艺要求是否受到破坏等。（2）响应试验：对振动结构作动力响应特性试验是现代产品的安全、可靠、经济、适用不可或缺的研究环节。2021/7/273第10章随机振动试验与控制技术10.2随机振动的等价条件随机振动是不确定的，如何再现，需要等价条件。（1）幅值域：均值、方差和均方值。（2）时差域：自相关函数。（3）自功率谱密度函数。对于多输入系统，还要进行互相关函数和互谱密度的模拟。随机振动等价：两个随机振动的全部统计特性相同。但用如下特性实现:2021/7/274第10章随机

3、振动试验与控制技术单一随机振动模拟的等价条件讨论。设现场随机振动为,与等价首先是：（1）均值（2）标准差由（2）和（1）导出，说明随机振动与的振动总能量及其静态分量都相等。（3）分别是与的峰值对应的频率。(10.1)(10.2)(10.3)2021/7/275第10章随机振动试验与控制技术（4）条件（3）、（4）表示含有振动能量极大值的频率成分相同，而且这些频率上的振动能量大小也相同。条件（1）、（2）表示下面的面积相等。要求严格时，有(10.4)(10.5)2021/7/276第10章随机振动试验与控制技术10.3随机振动环境模拟10.3.1关于

4、振动模拟随机振动的等价条件主要是模拟试验与现场试验的功率谱相等。模拟实验实物实验模型实验模拟方式振源模拟响应模拟失效模拟振源模拟要满足：(10.6)(10.7)2021/7/277第10章随机振动试验与控制技术当振源数据难以获得时，采用响应模拟：(10.6)(10.7)10.3.2有限点模拟(10.8)模拟(a)图中1点响应，只需改变输入即可。2021/7/278第10章随机振动试验与控制技术式中，表示系统的诸频率响应函数，表示响应观测点，激振点。(10.9)2021/7/279要给、、（同）的实部、虚部共四个量以一组确定的值，只要调整、、的实部和

5、虚部四个量即可。也就是说，要想精确模拟两个点处的响应谱密度及它们之间的互谱密度，最少需要两个激振器。第10章随机振动试验与控制技术10.3.3用一个激振器多点模拟2021/7/2710第10章随机振动试验与控制技术现场振动：(10.9)模拟实验时：(10.11)若调整，使：则要求：(10.10)(10.12)2021/7/2711第10章随机振动试验与控制技术显然可以实现。如果令：2点处运动的功率谱(10.13)(10.14)则(10.15)2021/7/2712第10章随机振动试验与控制技术同时还可以推导出：如果令因此当、两个条件满足时，就可获得

6、1、2两点处运动的正确模拟。但这两个条件不能精确满足。当系统的各阶固有频率相互离得很远，且各阶模态阻尼很小时，近似满足上面条件，此时在各阶固有频率附近，就可以用一个激振器近似模拟两点的运动。(10.17)则(10.16)2021/7/271310.4.1正弦振动试验系统第10章随机振动试验与控制技术10.4振动试验系统分类（1）定频试验在一个或几个频率下进行定频试验，以考核试件的抗振能力和耐振强度。（2）正弦扫描（扫频）试验规定量级，正弦激励信号的频率随时间变化。2021/7/2714第10章随机振动试验与控制技术A.线性扫描扫描的时间：B.对数扫

7、描或：(10.18)(10.19)(10.20)2021/7/2715由（10.20）知，以对数扫描率在频带内单向扫描一次所发生的总的振动次数N表示为：第10章随机振动试验与控制技术工程中常用倍频程扫描，表示为：k-单位时间内扫过频率的倍频程数目，称为倍频程扫描率。取(10.21)用于计算疲劳试验次数。2021/7/2716第10章随机振动试验与控制技术*带谷不带谷之分：试验时，振动台面对试件的激励位移幅值或加速度幅值保持某个预定数值。实际情况下，激励可能是力，或者是运动参数，但量值不是保持不变。因此在某些频段内，可能出现过试验。为此，采用控制台面

8、的运动参数自动适应共振引起使运动参数量值下降，因而在谱图上出现谷值。**慢速扫描：环境试验，寻找共振点，信噪比低。*快慢之